有机污染土壤原位修复的二次污染防治

王 翔 王治民 张景红

（1 中海油天津化工研究设计院有限公司 天津 300131 2 天津市生态环境科学研究院 天津 300191）

引言

二十世纪九十年代以来，随着我国城市化进程的加快，大批工业企业从城市的主城区迁出。由于过去较为粗放的环境管理模式，造成部分场地土壤和地下水受到污染，限制了地块的安全再利用[1]。有机物是污染场地中常见的污染类型，与重金属污染物相比，由于有机污染物一般具有挥发性、累积性和高生物毒性等特点，土壤扰动时有机物挥发进入环境，控制不当极易引发环境风险。近年来，随着“土壤法”、“土壤污染防治行动计划”等相关法律法规的颁布实施，对有机污染土壤修复过程的二次污染防治提出了更高的要求[2][3]。本文通过介绍国内外使用频率较高的有机污染土壤原位修复技术，分析原位化学氧化修复技术施工过程的大气二次污染主要来源，并提出防治措施建议。

1 有机污染土壤原位修复技术符合我国国情

根据原生态环境部2014 年发布的《全国土壤污染状况调查公报》，全国土壤环境状况总体不容乐观，工矿业废弃地土壤环境问题突出，全国土壤总的超标率为16.1%，典型地块中，重污染企业用地超标点位占36.3%，工业废弃地超标点位占34.9%，工业园区超标点位占29.4%，采油区超标点位占23.6%。

美国环保署2020 年公布的第16 版超级基金修复报告，1981-2017 年间1494 个修复场地中有1327 个受到有机物污染，占88.8%。对2015-2017 年间175 个场地采用的修复技术统计表明，有35 个场地采用原位修复技术，50 个场地采用异位修复技术。

从目前我国污染场地修复现状来看，城市主城区遗留的污染场地周围分布有居民区、学校、医院等大量环境敏感目标，大气环境二次污染问题极易引起纠纷和群众举报[4]，因此土壤扰动小、大气二次污染可控的原位修复技术应用越来越广泛。虽然与异位修复技术相比，原位修复技术土壤扰动较小，但由于施工设备等条件的限制，一般无法设置密闭大棚，对原位修复过程产生的大气二次污染收集处理措施提出了新的挑战[5]。

2 有机污染土壤常见原位修复技术

2.1 原位气相抽提技术

原位气相抽提技术采用真空方式，利用压力梯度实现污染物从地下环境向地表以上的迁移，主要用于处理包气带中的有机污染土壤，实施时需在受污染土壤中设置一个或多个抽提井，通过连接在井上的真空泵产生真空，通过压力的变化使土壤中的有机物进入气相，经抽提井抽出处理。同时该技术还会向土壤中引入空气，促进土壤有机污染物的生物好氧降解。常规气相抽提技术适用的污染物类型为易挥发、易流动的非水相液体（NAPL，如汽油、柴油、有机溶剂等），对污染物的去除效率约80%。该技术的实施需满足土壤的质地均匀、渗透性好、孔隙率大、湿度小且地下水位较低等条件，对于场地条件要求苛刻，这在一定程度上限制了该技术的应用。

2.2 原位热处理技术

原位热处理技术是通过土壤在直接或间接热交换（如加热棒热辐射）作用下升温至目标温度，以使有机污染物从污染介质上得以挥发或分离，通过负压抽提井抽出处理，从而实现对污染土壤的修复。根据污染物不同，加热温度范围在100-800℃，工程施工时，加热井可采用六边形或三角形布设，中心布设抽提井。该技术的处理成本受温度、土壤水分和渗透性等因素影响较大，且热处理会破坏土壤结构，对场地的后续开发利用造成限制，通常只适用于长期不开发利用的场地。

2.3 原位土壤淋洗技术

由于污染物主要集中分布于较小的土壤颗粒上，原位土壤淋洗技术将水或含增效助剂的水溶液引入待修复的污染土壤，或注入该区域地下水中，使地下水位抬升以浸没待修复的污染土壤，使污染物从土壤相转移到液相的技术[6]。该技术对土壤性质要求较高，需要所处理的土壤具有较高的渗透性，同时质地较粗，对污染物的吸附作用弱，才能减少处理周期，达到较好的效果。淋洗液通常在待修复的污染土壤上游注入，在下游通过抽提井或可渗透反应墙处理控制淋洗废液污染羽，以达到去除土壤污染物的目的。由于地下水文地质情况复杂，淋洗废液污染羽的预测模型与实际存在一定偏差，若工程实施时监控不当，未能及时捕捉淋洗废液污染羽，可能导致污染羽从控制区扩散，造成二次污染，极大增加修复周期和投资成本。

2.4 阻隔技术

阻隔技术是指通过阻隔材料阻断土壤中污染物迁移扩散的技术。阻隔能够阻断污染物暴露途径，阻止污染物扩散，但污染物并未从土壤中去除，地块上的污染物浓度也未降低，因此阻隔技术不是真正意义上的修复技术，而是一种风险管控措施。应用阻隔技术的场地污染物存在潜在渗漏及移动风险，后期需要数年或更长时间的长期跟踪监测，修复周期较长，这也限制了地块的后续开发利用。

2.5 原位化学氧化技术

原位化学氧化技术是化学处理技术的一种，该技术采用高压旋喷等方式向土壤污染区域注入氧化药剂（如高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧等），使土壤或地下水中的污染物被氧化分解为无毒或相对毒性较小的物质（如二氧化碳、水等）。该技术可处理苯系物、多环芳烃、石油烃等多种有机污染物，去除率为75%-99%，处理效果好，施工效率高。原位化学氧化技术是一种治理效果稳定、经济合理可行的土壤修复技术，是经工程实践证明了的成熟技术，国外已广泛应用，国内也已有众多工程应用案例，被列入2020 年《国家先进污染防治技术目录（固体废物和土壤污染防治领域）》（公示稿）的推广技术，鼓励推广应用。

3 原位化学氧化施工过程的二次污染防治

原位化学氧化施工过程主要包括药剂配置、注入、养护反应等，在工程实施中，药剂注入方式主要包含浅层搅拌、注入井、直压式高压注射和高压旋喷。其中高压旋喷因具有修复速度快、适用面广等特点，应用最为广泛[7]。本文以原位浅层搅拌和原位高压旋喷化学氧化为例，分析施工过程的二次污染来源，并提出二次污染防治措施建议。

3.1 原位浅层搅拌技术

原位浅层搅拌技术即通过特殊的钻杆和钻头或带特殊搅拌头的挖掘机搅拌土壤同时添加化学氧化药剂使药剂和污染土壤混匀，适用深度0-3m。原位浅层搅拌技术施工过程的大气二次污染主要来自于搅拌对土壤的剧烈扰动，土壤中的有机污染物以气态、颗粒物等形式大量扩散至空气中造成二次污染；同时在药剂反应阶段，由于氧化反应是放热反应，随着反应的进行，土壤温度升高，土壤中的有机污染物的饱和蒸气压增大，加剧了有机污染物向空气的迁移。施工现场对大气二次污染防治应重点关注“源”和“途径”两方面，减少因土壤扰动和药剂反应导致的有机污染物无组织散逸。

（1）分区作业，减少土壤暴露面积；

（2）对完成搅拌注药的区域及时铺设密封膜覆盖，密封膜下设导气装置，将反应过程产生的废气引入设在就近配药平台的活性炭吸附装置，处理达标后排放；

（3）遇到有机污染物浓度异常或异位明显时，立即停止施工，喷洒气味抑制剂；

（4）位于周围居民区等环境敏感目标集中的场地，应设置微负压密闭大棚，大棚采用集装置，棚内废气全部引入配套活性炭吸附装置处理后达标排放。

3.2 原位高压旋喷技术

原位高压旋喷技术在高压旋喷桩的基础上发展而来的一种注药方法，以气、液二重管法应用最为广泛。高压旋喷施工流程重要步骤主要包括测量放点、引孔施工、原位注入、表面覆膜、药剂反应等。

原位高压旋喷施工过程的大气二次污染主要来自引孔注药阶段对土壤的扰动，以及药剂反应阶段的有机污染物挥发。

原位高压旋喷施工过程受钻机设备限制，一般无密闭大棚，对气态污染物的有效收集是大气二次污染防治的关键。

（1）引孔施工过程钻杆处设集气罩，收集钻孔过程产生的废气，集气罩下设泥浆泵回收返浆进入泥浆反应罐，钻孔过程产生的废气和返浆废气引入活性炭吸附装置处理后达标排放；

（2）对完成注药的反应区域及时铺设密封膜覆盖，密封膜下设导气装置，将反应过程产生的废气引入设在就近配药平台的活性炭吸附装置，处理达标后排放。

结语

随着相关法律法规的颁布实施和人们环保意识的提高，对有机污染土壤修复过程的二次污染防治提出了更高的要求。本研究通过分析常见有机污染土壤国内外常见的原位修复技术，讨论了修复过程大气二次污染来源和相关防治措施，提出原位修复技术的大气二次污染防治应重点关注“源”和“途径”两方面，减少因土壤扰动和药剂反应导致的有机污染物无组织散逸。对各施工阶段部署有针对性的二次污染防治措施，做好污染物的有效收集处理，修复现场规范施工，加强监管，避免二次污染。